基于翻轉(zhuǎn)課堂的《傳感器技術(shù)》課程教學(xué)探索

鄭永軍，李文軍，黃詠梅

摘 要：文章針對《傳感器技術(shù)》課程的特點及目前傳統(tǒng)教學(xué)方式存在的問題，設(shè)計了結(jié)合項目式教學(xué)的翻轉(zhuǎn)課堂，詳細介紹了翻轉(zhuǎn)課堂在《傳感器技術(shù)》課程教學(xué)中的實施情況，最后分析了運用該方法取得的成效。

關(guān)鍵詞：傳感器技術(shù)；翻轉(zhuǎn)課堂；項目式教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2017）18-0075-03

Abstract： In view of the characteristics of sensor technology and the existing problems of traditional teaching methods， this paper designs a flipped classroom with the project-based teaching method， introduces in detail the implementation of flipped classroom in sensor technology curriculum teaching， and finally analyzes the effect of this method.

Keywords： sensor technology； flipped classroom； project-based teaching； teaching reform

一、概況

《傳感器技術(shù)》是測控技術(shù)與儀器專業(yè)的一門重要的必修專業(yè)課。該課程介紹測量過程中常用的各種傳感器，學(xué)生通過該課程可學(xué)習(xí)到傳感器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、典型性能、測量電路等，是一門理論與實踐結(jié)合緊密的課程?！秱鞲衅骷夹g(shù)》課程的教學(xué)主要有以下幾個特點和難點：1.《傳感器技術(shù)》是一門學(xué)科交叉、內(nèi)容綜合的課程，包含位移、力、壓力、加速度、溫度、光輻射等物理參數(shù)的測量和信號檢測，因此涉及到的知識面很廣。學(xué)生需了解的基本工作原理跨度大、傳感器知識內(nèi)容多、學(xué)生要完全把握比較困難，不同的學(xué)生對相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)知識的掌握和理解程度也參差不齊；2.傳感器是信號檢測的源頭，而如何使用和操作傳感器是關(guān)鍵，例如設(shè)計用于校準和調(diào)節(jié)傳感器信號的電路，并提高其性能。這些都需要學(xué)生能夠理論與實踐結(jié)合，而目前的授課方式往往是課堂教學(xué)為主，學(xué)生無法很好地學(xué)以致用。

二、結(jié)合項目式教學(xué)的翻轉(zhuǎn)課堂

翻轉(zhuǎn)課堂是學(xué)生通過自學(xué)進行基本知識掌握的教學(xué)方法，在課外時間通過使用各種教學(xué)輔助技術(shù)來獲取信息，如視頻、網(wǎng)站、手機、iPad等等，在了解這些基本知識之后，學(xué)生參加課堂教學(xué)活動，繼續(xù)學(xué)習(xí)活動，從而讓學(xué)生更有效地進行學(xué)習(xí)。課堂的分配時間可以讓學(xué)生在教師之間進行互動，通過教師的傳授加深學(xué)生對知識點的掌握[1]。這是翻轉(zhuǎn)教室的獨特之處，教師可能花費大量的時間在學(xué)生身上，但是由此帶來的好處是學(xué)生的疑問都可以及時得到解決。翻轉(zhuǎn)課堂已經(jīng)廣泛應(yīng)用在不同學(xué)科和不同教育水平之上，如高校的外語、醫(yī)學(xué)、數(shù)學(xué)、工程等學(xué)科，中學(xué)的英語、數(shù)學(xué)、生物等學(xué)科[2-6]。

為了確保以學(xué)生為主的教學(xué)目的，教師需要改變教學(xué)方法來適應(yīng)翻轉(zhuǎn)課堂的特征，其中包括學(xué)生組團式教學(xué)，問題導(dǎo)向式教學(xué)和項目式教學(xué)等[7]。針對《傳感器技術(shù)》課程理論與實踐的特點，開展項目式教學(xué)是有效的一種方法，該方法可確保在進行課堂教學(xué)活動的時候?qū)W生能夠積極參與學(xué)習(xí)過程，而且可以發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性，從傳統(tǒng)的教師為中心轉(zhuǎn)向以學(xué)生為中心，從而使得學(xué)生對知識點有更深入和豐富的理解。

結(jié)合項目式教學(xué)的翻轉(zhuǎn)課堂讓學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)查閱相關(guān)知識，通過觀看教師提前錄制的視頻、微課等，提前在課外時間自學(xué)理論知識，并且設(shè)計制作完成教師提前布置的小項目，教師在課堂上主要針對學(xué)生的疑惑和項目制作過程中出現(xiàn)的問題進行解答，以及對項目制作完成的作品進行驗收評價。結(jié)合項目式教學(xué)的翻轉(zhuǎn)課堂可以促進學(xué)生對知識的吸收內(nèi)化。教師在課堂上不再扮演傳統(tǒng)的填鴨式授課，而是主要發(fā)揮答疑、組織和評價的作用。學(xué)生通過若干項目的設(shè)計制作對所學(xué)的知識點有更深入細致的了解，突破教材上知識點的限制，在這個過程中，學(xué)生也可能不斷創(chuàng)造創(chuàng)新點。

三、翻轉(zhuǎn)課堂在傳感器課程教學(xué)中的實施

將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式與項目式教學(xué)模式結(jié)合，把《傳感器技術(shù)》課程重要的八個章節(jié)分解整合為八個學(xué)習(xí)項目：項目一、基于應(yīng)變式傳感器的電子秤的設(shè)計與制作；項目二、基于差動變壓器的振動測量設(shè)計與實驗；項目三、電容式傳感器的設(shè)計與位移測量；項目四、霍爾式傳感器的設(shè)計與轉(zhuǎn)速測量；項目五、壓電式傳感器的設(shè)計與振動測量；項目六、光電傳感器的設(shè)計與轉(zhuǎn)速測量；項目七、基于熱電偶的溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計；項目八、超聲波傳感器的設(shè)計與距離測量。每一個項目都采用教師提供網(wǎng)上資源，學(xué)生自行查閱資料、自行設(shè)計、自行制作，充分強調(diào)學(xué)生的自主能動性。

以項目一“基于應(yīng)變式傳感器的電子秤的設(shè)計與制作”為例介紹一下翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在《傳感器技術(shù)》課程中的具體應(yīng)用。項目一“基于應(yīng)變式傳感器的電子秤的設(shè)計與制作”的教學(xué)設(shè)計過程如圖1所示。

第一，在課前，教師布置任務(wù)，提供網(wǎng)絡(luò)資源，包括教師利用技術(shù)手段錄制的微課、制作的動畫仿真、與任務(wù)有關(guān)的網(wǎng)站、芯片資料等等，將傳統(tǒng)教學(xué)手段難以表達的內(nèi)容采用圖文并茂、靈活多樣的多媒體方式生動形象地展示給學(xué)生，確保學(xué)生有興趣學(xué)、能學(xué)得懂，從而掌握傳感器技術(shù)的相關(guān)基本概念。

第二，在課中，學(xué)生分組協(xié)作，展示自己的實物作品，并且與老師和其他同學(xué)交流每組在設(shè)計過程中碰到的問題以及解決方法，對于一些仍未解決的問題，教師在課堂上為學(xué)生解答疑難。課堂內(nèi)容以學(xué)生為主，包括學(xué)生展示項目成果、學(xué)生講解設(shè)計思路、生生之間和師生之間的交流互動，既突出了翻轉(zhuǎn)課堂的特征，也展出了項目式教學(xué)的項目結(jié)果，更培養(yǎng)了學(xué)生自學(xué)能力、動手能力和語言表達能力。當然，教師要具備過硬的素質(zhì)和豐富的知識，做好組織引導(dǎo)工作，并解決項目實施過程中碰到的各種難題。

第三，在課后，教師布置拓展作業(yè)，學(xué)生在完成的實物作品基礎(chǔ)之上繼續(xù)提升增加功能完成相應(yīng)任務(wù)。拓展作業(yè)要考慮的因素如下：1.教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生課堂上展示項目作品的情況，來布置相應(yīng)難度的拓展作業(yè)；2.拓展作業(yè)最后的完成提交都是在課外進行，以實時通信軟件或者見面進行交流溝通；3.拓展作業(yè)圍繞著項目目標為中心并進行提升。

第四，每個任務(wù)完成后，教師和學(xué)生對每組學(xué)生的作品進行總結(jié)和評價，評價包括學(xué)生對自己組的作品進行評價、學(xué)生對其他組學(xué)生作品的評價、教師對各組作品的評價，評價內(nèi)容包括每項任務(wù)中具體到細節(jié)的考核如電氣原理圖的繪制，PCB圖的繪制，元器件的選擇和焊接質(zhì)量等，以及實驗室安全操作、團隊合作、語言表達能力等內(nèi)容。表1是項目一“基于應(yīng)變式傳感器的電子秤”的考核評價表。

四、結(jié)束語

本文采用項目式教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)相結(jié)合的模式開展了《傳感器技術(shù)》課程的嘗試，經(jīng)過幾屆的授課結(jié)果表明該方法和傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性提高了、學(xué)習(xí)興趣更濃了，并且學(xué)生反映自學(xué)能力增強了，也鍛煉了學(xué)生的動手實踐能力和語言表達能力。但也存在一些問題：如學(xué)生分組進行項目設(shè)計和制作時，由于每組同學(xué)數(shù)量在5個，從而有個別同學(xué)會存在主觀上的不參與，但教師發(fā)現(xiàn)不了的問題。

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